用VB編程實現IEEE 754浮點數與十六進制格式轉換

劉青青

摘 要： IEEE浮點數算術標準（IEEE 754）是最廣泛使用的浮點數運算標準，為許多CPU與浮點運算器DSP所采用。而在實際工程應用上，比如計算機串口通訊中數據都是以十六進制數據打包、解析和傳輸的，所以研究如何根據該標準把所要傳輸的浮點型數據編程轉換成十六進制數據具有重要的實用意義。這里在分析和研究了IEEE 754標準中浮點型數據表示方式和存儲方式的基礎上，結合Visual Basic 6.0 可視化編程工具，闡述了如何把單/雙精度浮點型數據轉換成十六進制數，以及逆過程把十六進制數轉換成單/雙精度浮點類型數據的簡便方法。

關鍵詞： IEEE 754 標準；十六進制數；單精度浮點數；VB

0 引言

IEEE 754規定了四種表示浮點數值的方式：單精確度（32位）、雙精確度（64位）、延伸單精確度（43位以上）與延伸雙精確度（79位元以上，通常以80位元實做）。只有32位模式有強制要求，其他都是選擇性的。大部分編程語言都有提供IEEE格式與算術，但有些將其列為非必要的。例如，IEEE 754問世之前就有的C語言。IEEE754標準包括IEEE算術，但不算作強制要求（VB語言的single通常是指IEEE單精度，而double是指IEEE雙精度）。

VB是Visual Basic 的簡稱，在編程語言中屬于較簡單易于學習掌握的一類，由微軟公司開發研制，已經得到了廣泛的應用，VB主要擁有 GUI 系統（ 即圖形用戶界面） 以及RAD系統（ 快速應用程序開發） 等。VB編程語言在開發時，依據的原則就是為了方便程序開發人員使用，所以 VB語言是面向對象的基于窗口可視化的編程語言，在組件內已經定義了部分默認的方法和屬性，也可以通過增加代碼的方式來指定組建方法和屬性，方便編程人員使用。在 VB編程語言中，對一個對象的描述主要通過描述事件、方法和屬性的方式就可以完成。

1 轉換方法闡述

浮點型數據保存的格式如表 1 所示。其中：S 表示符號位；“1”表示負數；“ 0”表示正數；E 代表偏移 127 的冪數，二進制階碼 =（EEEE EEEE）-127；M 代表 24 位的尾數，存放在 23 個位中，只存儲 23 位，最高位固定為 1，此方法用最少的位數實現了較高的有效位數，提高了精度“0”是一個特定值，冪數是0，尾數也是 0。

采用標準算法，需要對數據按位進行運算，這里不再介紹。本文采用一種創新的思路，可以更簡便的實現數據轉換。

這里首先以單精度浮點數為例進行分析，例如把浮點數112.3456789賦值給一個單精度變量F1，那么這個浮點數F1在計算機內存中占用4個字節存儲單元，每字節8位。為提高可讀性，我們把變量F1在內存單元中的存儲格式用圖形化為圖1所示。

再定義一個十六進制數組AA，并使得數組首個數據元素AA（0）的內存地址映射為0x1000，也就是與浮點數F1的起始存儲地址相同，那么數組AA的每個元素就對應該內存地址起始的4個存儲單元，由此就可以實現單精度浮點數F1與16進制數組AA的轉換了。

雙精度數據也可以采用這種方法，只不過雙精度數據所占用的存儲單元為8個字節，就不在贅述了。

由于在VB6.0編程語言的局限性，無法對變量和數組的內存地址直接進行映射，因此無法直接從變量F1得到數據AA。但VB6.0可以利用API函數copymemory，將變量F1內存起始地址的數據復制到數組AA的內存起始地址上，也可以反過來將數組AA內存起始地址的數據復制到變量F1的內存起始地址上，從而就可以實現單精度浮點數與十六進制數據的轉換。

2 編程實現

打開VB6.0編程軟件，新建一個工程，如圖2所示，在窗體form1上放置文本框Text1、文本框數組Text2和按鈕Command1，用來將單精度浮點數轉換為十六進制數。再放置文本框數組Text3、文本框Text4和按鈕Command2，用來將十六進制數轉換為單精度浮點數。

源程序如下：

Private Declare Sub copymemory Lib "kernel32" Alias "RtlMoveMemory" （Destination As Any， Source As Any， ByVal length As Long）

'聲明API函數，它有3個參數， Destination代表目標內存地址，Source代表源內存地址，length代表需要復制的字節數

Private Sub Command1_Click（）

Dim F1 As Single ‘定義一個單精度浮點數變量

Dim AA（4） As Byte ‘定義一個十六進制數組變量

F1 = Val（Text1） ‘將文本框中的數賦值給變量F1

copymemory ByVal VarPtr（AA（0））， ByVal VarPtr（F1）， 4

‘把浮點數F1所在內存的4個字節賦值給數組AA

For i = 0 To 3

Text2（i） = Hex（AA（i）） ‘將數據按從低到高的順序以十六進制顯示出來

Next i

End Sub

Private Sub Command2_Click（）

Dim F2 As Single ‘定義一個單精度浮點數變量

Dim BB（4） As Byte ‘定義一個十六進制數組變量

BB（0） = "&h" + Text3（0） ‘將十六進制數據賦值給數組BB

BB（1） = "&h" + Text3（1）

BB（2） = "&h" + Text3（2）

BB（3） = "&h" + Text3（3）

copymemory ByVal VarPtr（F2）， ByVal VarPtr（BB（0））， 4

‘把數組BB所在內存的4個字節賦值給浮點數F2

Text4 = F2 ‘將轉換后的浮點數顯示在文本框里

End Sub

最后，按F5運行該程序，計算結果如圖3所示。

3 結論

本文利用Visual Basic 6.0編程開發環境完成了十六進制整型數據和單精度浮點型數據相互轉換，可被用于串口通信中單精度浮點型數據的傳輸打包、解析和顯示。此方法對于雙精度浮點數的轉換也同樣有效，只需要將程序中的4字節數組定義為8字節數組，并將copymemory函數的第三個參數由4改為8即可。

參考文獻

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[3] 丁龍.基于 VB 的定制軟件開發與應用[J]. 軟件開發與設計，2012，12： 23 - 24.